Полімери

Hа мал 1 .1 а схематично показано стуктуру найпростішого полімерного ланцюга макромолекули поліетилену.

Видно,що ця макромолекула складається з груп CH2 (які називаються ланками ланцюга),з’єднаних в ланцюг ковалентними хімічними зв’язками.

Для того, щоб молекула вважалась полімерною,число ланок в ланцюгу N повинно бути велике N >>1.Молекули полімерів такі ,як на мал. 1.1 а ,які не зустрічаються в природі, а синтезуються в хімічній лабораторії або на заводі (такі полімери називаються синтетичними) ,звичайно складаються з десятків тисяч ланок: N = 10 – 10.

Природні полімерні ланцюги можуть бути і довшими.Самими довгими з відомих полімерів є макромолекули ДНК , для них число мономірних лнацюгів в ланцюгу досягає міліарда (N = 10)(Літ 3. ст. 7).Через таку велику довжину ланок молекули полімерів і називають макромолекулами.

Таким чином, головною особливістю макромолекул є ланцюгова побудова, велика довжина та гнучкість, тобто присутність великої кількості конгломерації полімерного ланцюга, пов’язаних зі зміною кутів між окремими сегментами полімерного ланцюга. Та зв’язками між головним полімерним ланцюгом та додатковим мал. 1.1б.

. . . CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 . . .

Хімічна структура полістиролу мал. 1.1б

В результаті гнучкості полімерні ланцюги заплутуються в просторі в неупорядкований клубок (мал. 1.2б).

Конформація заплутаного клубка мал. 1.2б

Якщо мономірні ланки однакові – це гомополімери, якщо ж складаються з різних типів – це гетерополімери, або ж сополімери, наприклад ДНК. Полімерні ланцюги можуть змішуватися у різні способи утворюючи розгалуджені сітки.

Отримання полімерів

Довгі полімерні ланцюги отримують в результаті синтезу з низько- молекулярних з’єднань мономерів.Два осовні способи синтезу – полімеризація та поліконденсація.

При полімеризації відбувається послідовне приєднання мономерів до полімерного ланцюга ,що зростає згідно схеми An + A = An+1.

Для цього необхідно,щоб молекула мономера містила хоча б один подвійний або потрійний зв’язок.Поскільки полімеризація складається просто в перерозподілі валентних зв’язків між молекулами речовини (один подвійний зв’язок перетворюється в два одиничних),вона не супроводжу-ється виділенням побічних продуктів, проходить без зміни елементарного складу(складу атомів, які входять в систему ,що полімеризується).

Виникають істотні питання:при яких умовах починається процес росту ланцюга і коли цей прцес закінчується? Виявляється ,що сама по собі реакція полімеризації не буде проходити.Необхідно витратити енергію для створення із мономера активного центра(ініциатора полімеризації). Таким активним центром може бути вільний радикал або іон. Створення активних центрів може прходити під впливом теплової енергії,світла,радіактивного опромінення, при введенні в систему ініциаторів – речовин,які

легко створюють вільні радикали(наприклад перекис водню).Після створення активного центру ,реакція полімеризації проходить самотійно.

Агрегатний стан полімерівПолімер може бути в одному із чотирьох станів: частково – кристалічному, склоподібному, високоеластичному та в’язкорідкому.

В якому саме – це залежить від сили і характеру взаємодії ланок.